信息通信技术在物联网中的运用探究

2023-08-22曹晓毅

通信电源技术 2023年11期

曹晓毅

（湖北国土资源职业学院，湖北武汉 430090）

0 引言

随着社会经济的持续发展，信息通信技术已深入融合到各领域中，而物联网（Internet of Things，IoT）领域就是其中一个非常重要的方面。正如其名，物联网是互联网在现实世界中的一种表现形式，已经渐渐成为世界各国发展的一个重要方向。物联网技术的传播范围很广，而且还与我国的经济发展紧密相关，所以有关部门必须对物联网的发展给予高度的重视。近几年，随着信息通信技术的广泛推广，物联网拥有了更多更好的发展条件，其发展的基础也更为稳固，本文简单介绍了信息通信技术在物联网中的应用，以期推动物联网产业布局和技术发展。

1 物联网的相关内容

1.1 物联网的概念

物联网其实是互联网的一种延伸和扩展，通过互联网或局域网连接，并融合各种信息技术，实现对物品的有效、及时控制。物联网既能覆盖网络上的一切技术与资源，又能便于与现实中的材料相结合，具备巨大的发展优势。首先，物联网可以实现对真实物品信息的有效控制，利用传感器来整合和控制物质资源。其次，物联网可以通过信息技术将所有的信息传送至网络终端，并在传送过程中确保信息的可靠、安全。最后，在信息数据传输过程中，操作者可以利用终端进行控制，实现对现实物品的全面监控[1]。

1.2 物联网的结构

成熟的计算机技术给物联网的现代化发展带来了巨大的机遇。由于物联网构建的基础是互联网技术，因此互联网所具备的大多数功能属性都可以有效地保留下来，在与其他新技术功能的密切结合下，物联网的整体结构越来越完善，如图1 所示。物联网结构以应用层、传输层以及感知层作为主体，具有明显的科学性与完整性。感知层的功能是信息的收集和整理，它也是外界与物联网联系的重要方式，在表现形式上，主要有摄像头、二维码、全球定位系统（Global Positioning System，GPS）等。传输层是双向信息传递的中间通道，通常包含了各种网络传输技术，同时还涉及对数据库的调用[2]。当数据通过感知层和网络层传输到应用层时，在应用层进行数据信息的分析和判断，通过虚拟软件和功能模块来实现规定的处理目标。通常来说，感知层会使用到云计算技术来对所需的信息进行控制和精确的查询。

图1 物联网结构

1.3 物联网的功能

物联网的功能是实现实时链接并提供在线服务，具体功能如下：（1）在线监测，实现对物体的实时、连续监测；（2）定位跟踪，在移动终端上，利用传感器和GPS 技术可以进行定位跟踪；（3）联动警报，当出现不正常的操作时，可自动启动警报功能，给予提示；（4）指挥调节，对物品环境做出科学分析，并在现实条件下采取合理的方法来调节物品所处状态；（5）远程维护，物联网系统利用信息技术和自动化控制技术实现对设备的远程维护，从而克服以前发生系统故障必须现场进行维护的缺陷[3]。

1.4 物联网的特点

（1）可控性。目前，信息系统已能够较好地实现人与人之间的无障碍沟通，使得人与人之间的沟通不再受到时空的制约。但无法构建完整的人与物、物与物之间的连接及控制系统，由此物联网技术孕育而生。利用物联网搭建的控制系统，让物和人都可以进行实时连接。

（2）私密性。现实中的大多数物品都是私人化的，具有一定的隐私性，物联网在传输信息时，利用先进的信息技术，能够保证物品的信息安全，确保隐秘性不被破坏。

（3）可靠性。物联网技术发展与应用的核心目标是实现对物体的远程遥控，确保人们随时随地获取物品的信息，保证信息通道的畅通是物联网构建的基础。物联网相关的网络技术和控制技术能够为其提供一个安全、可靠的网络环境[4]。

2 信息通信技术在物联网中的应用

各类信息通信技术能够在物联网中发挥作用的根本在于信息交换过程。具体而言，在物联网中，信息的收集、分析、处理以及整合都是以信息通信终端为基础进行，这样可以极大地提高信息的收集和使用效率。物联网通过信息传输进行物品控制的过程中，信息的交换工作起到了非常关键的作用，发送者和接收者之间的信息交换由安全、稳定的信息输出系统来完成。基于此，要实现信息的高效传输，就必须在信息系统和移动终端间建立高效的信息互动通道，并全程进行网络维护，消除信号干扰[5]。

2.1 光通信技术的应用

光通信技术是将光纤通信和无线通信有机结合的一种通信技术，目前在国内的应用较为成熟，在多个领域和行业中得到了广泛应用，其中在物联网系统中的应用价值越来越凸显。中国的光通信用户数每年都有很大的增加，因此对光通信系统的要求也是越来越高[6,7]。

2.1.1 在感知层中的应用

感知层负责数据采集和整理，是物联网功能实现的基础结构，其应用效果和质量会影响到物联网系统是否能够发挥出它的重要作用。在物联网系统中，利用光纤传感技术可以达到更为高效的感知和检测效果。光纤传感技术相对于传统的传感技术有着很大的技术优点，在光纤通道中，光在传输过程中会受到外部环境的影响，从而引起光波的波长和相位等特征参数的改变，使光在外部环境中的传输过程得以感知。并且，利用光纤的物理特性，对光纤进行特殊加工，可以有效检测到化学含量的改变。将光纤传感技术等光通信技术引入到物联网的感知层面，能够有效提升物联网的感测效能[8]。

2.1.2 在网络层中的应用

网络层作为物联网系统的中间节点，负责感知层采集数据的信息传输，并将这些信息传递到应用层。随着物联网体系的日益成熟和用户规模的日益扩大，无线通信网将难以适应物联网的需求，因而将光通信技术引入到网络层面成为技术发展的必由之路。目前，应用光通信信道来进行信息传输能够显著提升信息传输效率，同时保证信息不受外界干扰，确保物联网信息的有效传输。

2.1.3 在应用层中的应用

应用层是直接执行物联网用户指示的重要节点，所有信息最终会汇集到应用层进行分析和整合，然后进行反馈。将光通信技术应用于物联网的应用层，可以充分发挥光通信技术的优点，提高应用层的信息分析和整合速度，从而对物联网感知层的数据信息进行更有效的处理。目前，物联网的应用已经逐步渗透到了各个行业，并不局限于智能家居，因此光通信技术的优势也将进一步扩大。将光纤传感器用于感知层，并将其与无线通信网络相连接，利用云计算和大数据技术，可以显著提高通信终端的管理能力与效率。

2.2 5G 通信技术在物联网中的应用

5G 通信技术是目前全球最尖端的通信技术之一，具有传输性能高、信号延时低等优点，将其引入物联网，能够拓展物联网的内涵，促进经济社会的发展。首先，5G 通信技术自从问世以来，经过技术升级和改造，在电视产品领域中已得到深度普及和应用，且其应用逐渐摆脱电视放映功能的单一性，增加了许多交互性设计，拉近了观众与电视节目的距离。通过强大的信息输出能力和极低的信号延迟，为电视增加了许多即时性、互动性的功能，如语音识别、智慧屏幕、网络直播等。其次，5G 通信技术在物联网中的应用还体现在远程医疗方面。目前，我国的医疗资源分布很不均衡，华东地区经济发达，但中西部和偏远地区的医疗资源却很少，很难实现跨区域的治疗。将5G 通信技术与物联网技术相结合，可突破地理位置的局限，有效缓解我国医疗资源供需失衡的问题。5G 通信技术能够实现实时信息共享、远程会诊、远程医学教学、实时健康监测、远程手术等，有效推动医疗卫生事业的发展。医院信息系统、实验室信息系统和图像存储系统是临床应用最广泛的系统，这些信息系统利用5G 通信技术实现对医学信息的采集、传输、处理、存储以及查询，进而对远程患者进行治疗、诊断、保健、会诊。最后，5G 通信技术可以实现汽车无人驾驶功能。无人驾驶自研发到目前应用以来，对城市交通管理带来了根本性的变化。在不依赖人工驾驶的情况下，为了更有效地进行车辆调度，必须建立统一的交通控制中心。而要实现这一任务，必须先解决2 个基本问题。一是在行车过程中，保证来往车辆都在信号的覆盖范围内，并维持高频率的联接。这就需要5G 的信号覆盖范围大、接入能力强，并且不会发生本地接入设备饱和的情况。二是5G 网络要想真正实现无人驾驶，需要车辆在一定车速下还能与其他车辆保持安全距离，为车辆运行准备移动的响应时间。在行驶过程中，车辆信息系统需要将路况信息通过5G 通信网络迅速地传输到交通管理中心，交通管理中心对定位信息、导航信息和环境信息进行计算，然后将指令无延时地发送给车辆，并保持全程的路线指挥。而这种高效率、低延迟、高密度的信息传递，正是5G 通信技术的优势所在。5G通信技术在物联网中的具体应用如图2 所示。